KR20030030123A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device.
액정 표시 장치는 현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 서로 대향되는 두 개의 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 구성되어 있고, 이들 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 액정층에 투과되는 빛의 양을 조절하는 방식으로 화상을 표시한다. 여기서, 대향되는 두 개의 전극은 두 장의 기판 중 하나의 기판에 모두 형성될 수 있다.The liquid crystal display device is one of the flat panel display devices currently widely used, and is composed of two substrates on which two electrodes facing each other are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. The liquid crystal molecules of the layer display an image in a manner that controls the amount of light transmitted through the liquid crystal layer. Here, two opposite electrodes may be formed on one of two substrates.
액정 표시 장치는 광을 투과시켜 화상을 보여주는 투과 모드형, 광을 반사시켜 화상을 보여주는 반사 모드형, 또는, 투과 모드와 반사 모드에 적합한 반투과형 등이 있다.The liquid crystal display device may be of a transmissive mode type that transmits light to display an image, a reflective mode type that reflects light to display an image, or a transflective type suitable for the transmission mode and the reflection mode.
그런데, 반투과형 또는, 반사형 액정 표시 장치에서는, 반사 모드에서의 광경로가 투과 모드에서의 광 경로의 2배가 되고 그에 따라 광 손실이 크기 때문에, 고화질을 표시하는 경우, 휘도 부족 즉, 반사율 및 투과율 저하로 인하여 시인성이 저하되는 문제가 있다.By the way, in the transflective or reflective liquid crystal display device, since the optical path in the reflection mode is twice the optical path in the transmission mode and thus the light loss is large, when the high quality is displayed, the luminance is insufficient, that is, the reflectance and There is a problem that visibility is lowered due to a decrease in transmittance.
본 발명은 시인성이 향상된 액정 표시 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having improved visibility.
도 1 및 도 2는 비틀린 네마틱(twisted nematic: TN)형 액정 표시 장치의 반사 모드 및 투과 모드에 있어서, 액정의 비틀림 각의 변화에 따른 액정 전압-반사율 곡선 및 액정 전압-투과율 곡선을 각각 나타낸 것이고,1 and 2 illustrate a liquid crystal voltage-reflectance curve and a liquid crystal voltage-transmittance curve, respectively, according to a change in the twist angle of a liquid crystal in a reflection mode and a transmission mode of a twisted nematic liquid crystal display (TN) type. Will,
도 3은 수직으로 엇갈린 편광판의 편광축, 배향막의 러빙방향 및 액정의 비틀림 각을 도시한 것이고,3 shows the polarization axis of the vertically staggered polarizing plate, the rubbing direction of the alignment layer, and the twist angle of the liquid crystal,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조도이고,4 is a structural diagram of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 배향막의 러빙 방향, 편광판의 편광축 및 위상차 보상 필름의 축방향을 도시한 것이고,5 illustrates a rubbing direction of an alignment layer, a polarization axis of a polarizing plate, and an axial direction of a phase difference compensation film in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서, 온 전압 상태에서의 광투과 모델을 개략적으로 나타낸 것이다.6 schematically illustrates a light transmission model in an on voltage state in a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 위상차판과 상부 기판 사이에 러빙 방향과 일치하는 광축을 가지는 보상 필름을 둔다.In order to solve this technical problem, in the present invention, a compensation film having an optical axis coinciding with the rubbing direction is provided between the retardation plate and the upper substrate.
상세하게, 본 발명에 따른 액정 표시 장치에서는, 제1 기판과 제2 기판이 대응하고 있으며, 제1 기판의 내면에 제1 러빙 방향을 가지는 제1 배향막이 형성되어 있고, 제2 기판의 내면에 제2 러빙 방향을 가지는 제2 배향막이 형성되어 있다. 제1 배향막 및 제2 배향막 사이에는 액정층이 개재되어 있으며, 제1 기판 및 제2 기판의 외부에는 각각 제1 및 제2 위상차판이 부착되어 있다. 그리고, 제1 및 제2위상차판의 외부에는 각각 제1 및 제2 편광판이 배치되어 있으며, 제2 기판과 제2 위상차판 사이에는 제1 러빙 방향 및 제2 러빙 방향과 각각 일치하는 광축을 가지는 제1 및 제2 위상차 보상 필름이 위치하고 있다. 이 때, 제1 러빙 방향과 제2 러빙 방향은 90도보다 작은 각도를 이룰 수 있다.Specifically, in the liquid crystal display device according to the present invention, the first substrate and the second substrate correspond to each other, a first alignment layer having a first rubbing direction is formed on an inner surface of the first substrate, and an inner surface of the second substrate. A second alignment film having a second rubbing direction is formed. A liquid crystal layer is interposed between the first alignment film and the second alignment film, and the first and second retardation plates are attached to the outside of the first substrate and the second substrate, respectively. The first and second polarizing plates are disposed outside the first and second phase difference plates, respectively, and have optical axes corresponding to the first rubbing direction and the second rubbing direction, respectively, between the second substrate and the second retardation plate. First and second retardation compensation films are located. At this time, the first rubbing direction and the second rubbing direction may form an angle smaller than 90 degrees.
여기서, 제1 기판에는 반사형 전극 및 투과형 전극을 가질 수 있다. 이 때, 제1 및 제2 위상차 보상 필름은 제1 및 제2 기판 부근에서 일어나는 액정의 위상 지연 값의 2배 이상 그리고 4배 이하의 위상 지연 값을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 제1 러빙 방향과 제2 러빙 방향 중의 적어도 하나는 제1 편광판의 편광축과 평행하거나 수직으로 할 수 있고, 제1 및 제2 위상차 보상 필름은 음의 복굴절성 특성을 가질 수 있다.Here, the first substrate may have a reflective electrode and a transmissive electrode. At this time, it is preferable that the first and second retardation compensation films have a phase retardation value of 2 times or more and 4 times or less of the phase retardation value of the liquid crystal occurring near the first and second substrates. In addition, at least one of the first rubbing direction and the second rubbing direction may be parallel to or perpendicular to the polarization axis of the first polarizing plate, and the first and second retardation compensation films may have negative birefringence characteristics.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention.
도 1 및 도 2는 비틀린 네마틱(twisted nematic: TN)형 액정 표시 장치의 반사 모드 및 투과 모드에 있어서, 액정의 비틀림 각의 변화에 따른 액정 전압-반사율 곡선 및 액정 전압-투과율 곡선을 각각 나타낸 것이다.1 and 2 illustrate a liquid crystal voltage-reflectance curve and a liquid crystal voltage-transmittance curve, respectively, according to a change in the twist angle of a liquid crystal in a reflection mode and a transmission mode of a twisted nematic liquid crystal display (TN) type. will be.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반사 모드나 투과 모드 모두에 있어서, 액정의 비틀림 각이 90도보다 작은 경우, 반사율 및 투과율이 크게 증가함을 알 수 있다. 한편, 도면에는 나타나 있지 않지만, 액정의 비틀림 각이 감소하면 응답 속도 또한 빨라지는 잇점이 있다.1 and 2, it can be seen that in both the reflection mode and the transmission mode, when the twist angle of the liquid crystal is smaller than 90 degrees, the reflectance and the transmittance are greatly increased. On the other hand, although not shown in the figure, there is an advantage that the response speed also increases when the twist angle of the liquid crystal is reduced.
그러나, 액정의 비틀림 각이 90도보다 작은 경우, 액정 전압이 증가함에 따라 즉, 블랙 상태를 표시하기 위한 전압이 인가됨에 따라 블랙 상태의 휘도 또한증가함을 알 수 있다. 이는 블랙-절연막 대비비가 감소함을 의미한다.However, it can be seen that when the torsion angle of the liquid crystal is smaller than 90 degrees, the luminance of the black state also increases as the liquid crystal voltage increases, that is, as a voltage for displaying the black state is applied. This means that the ratio of the black-insulation film is reduced.
TN 모드의 액정 표시 장치에 전압을 인가하면, 셀 내부의 액정 분자들은 기판에 수직으로 배열되지만, 기판 부근의 액정 분자는 배향막 표면에 고착되기 때문에 전장 인가에도 불구하고 기존의 수평 배열을 유지한다. 따라서, 배향막 표면 부근과 벌크(bulk) 액정 사이에는 액정 디렉터(director)가 점진적으로 변화하는 부분이 발생한다. 즉, 벌크 액정에서는 액정 분자들이 수직으로 서 있지만, 충분한 전압을 인가하더라도 기판 근처의 액정 분자들은 기판에 형성된 배향막의 배향 규제력으로 인해 배향막의 러빙 방향쪽으로 비틀리면서 기판에 대해 경사지게 늘어서 있다. 따라서, 기판 부근에서는 광의 위상 지연이 발생하게 된다.When a voltage is applied to the liquid crystal display of the TN mode, the liquid crystal molecules inside the cell are arranged perpendicular to the substrate, but the liquid crystal molecules near the substrate adhere to the surface of the alignment layer and thus maintain the existing horizontal arrangement despite the application of the electric field. Therefore, there is a portion where the liquid crystal director gradually changes between the vicinity of the alignment film surface and the bulk liquid crystal. That is, in the bulk liquid crystal, the liquid crystal molecules stand vertically, even if a sufficient voltage is applied, the liquid crystal molecules near the substrate are inclined with respect to the substrate while being twisted toward the rubbing direction of the alignment film due to the alignment regulating force of the alignment film formed on the substrate. Therefore, phase retardation of light occurs in the vicinity of the substrate.
액정의 비틀림 각이 90도인 경우의 액정 표시 장치에서는 기판 부근에서의 액정 분자의 디렉터가 편광판의 편광축과 수직 또는 평행이 되므로, 광의 위상 지연으로 일어나는 빛샘 현상이 거의 없어 블랙 휘도에 미치는 영향은 그다지 크지 않다.In the liquid crystal display device when the twist angle of the liquid crystal is 90 degrees, since the director of the liquid crystal molecules near the substrate is perpendicular to or parallel to the polarization axis of the polarizing plate, there is almost no light leakage phenomenon caused by the phase retardation of the light. not.
그러나, 액정의 비틀림 각이 90도가 아닌 경우, 편광판의 편광축이 한 기판의 러빙 방향과 일치하더라도 도 3에 도시한 바와 같이, 서로 직교된 편광판을 사용하므로, 다른 쪽 편광판의 편광축과는 평행하거나 직교할 수 없다. 따라서, 기판 부근에서의 광의 위상 지연에 의하여 빛샘 현상이 필연적으로 발생한다. 액정의 비틀림 각의 변화시 블랙 상태의 휘도가 급격하게 증가하는 것도 그 때문이다.However, when the torsion angle of the liquid crystal is not 90 degrees, even if the polarization axis of the polarizing plate coincides with the rubbing direction of one substrate, as shown in FIG. Can not. Therefore, light leakage phenomenon inevitably occurs due to the phase retardation of light in the vicinity of the substrate. This is because the luminance of the black state rapidly increases when the twist angle of the liquid crystal is changed.
이러한 이유로 액정의 비틀림 각을 감소시키면 반사율 및 투과율을 증가시킬 수 있지만, 블랙 상태의 휘도 또한 증가한다. 따라서, 액정의 비틀림 각을 조절하는 것만으로 액정 표시 장치의 시인성 향상을 실현하기 어렵다.For this reason, reducing the twist angle of the liquid crystal can increase the reflectance and transmittance, but also increases the luminance of the black state. Therefore, it is difficult to realize the improvement of the visibility of a liquid crystal display device only by adjusting the twist angle of a liquid crystal.
본 발명에서는, 액정의 비틀림 각을 감소시켜 반사율 및 투과율 향상을 실현시키는 동시에 블랙 상태의 휘도 증가를 억제하여 블랙-화이트 대비비의 향상을 함께 실현하기 위하여, 위상차 보상 필름을 사용한다.In the present invention, a phase difference compensation film is used to reduce the torsion angle of the liquid crystal to realize the improvement of reflectance and transmittance, and to simultaneously suppress the increase of the luminance in the black state to realize the improvement of the black-white contrast ratio.
블랙 상태의 휘도가 증가하는 것을 억제하는 방법은 배향막 표면에서 액정의 배향이 고착되는 것을 막아 액정 매질의 등방성을 실현하거나, 기판 부근에서 액정의 배향이 고착됨으로 인하여 발생하는 광의 위상 지연을 보상해 주는 것이다. 본 발명에서는, 액정층에서 생기는 위상차를 보상해주기 위하여 위상차 보상 필름을 사용한다. 가장 일반적인 방법은 기판 부근에서의 광의 위상 지연에 해당되는 극성과 반대가 되는 극성의 위상 지연을 가지는 위상차 보상 필름을 부착하는 것이다. 즉, 기판 부근의 액정 분자의 배향 고착으로 인하여 발생하는 광의 위상 지연을 위상차 보상 필름을 이용하여 반대 방향으로 보상해주는 것이다.The method of suppressing the increase in the luminance of the black state prevents the alignment of the liquid crystal on the surface of the alignment film to achieve isotropy of the liquid crystal medium or to compensate for the phase delay of light generated by the alignment of the liquid crystal in the vicinity of the substrate. will be. In the present invention, a phase difference compensation film is used to compensate for the phase difference generated in the liquid crystal layer. The most common method is to attach a retardation compensation film having a phase retardation of a polarity opposite to the polarity corresponding to the phase retardation of light in the vicinity of the substrate. That is, the phase retardation of the light generated by the alignment fixation of the liquid crystal molecules near the substrate is compensated in the opposite direction by using the phase difference compensation film.
이러한 위상차 보상 필름은 고분자 액정을 사용하는 보상 필름 혹은 액정 표시 장치의 액정층과 같은 구성을 가지지만, 구동하지는 않는다. 위상차 보상 필름의 비틀림 각 및 방향은 러빙에 의해 실현될 수 있으며, 배향막에 의해 정의할 수 있다.The retardation compensation film has the same configuration as the compensation film using the polymer liquid crystal or the liquid crystal layer of the liquid crystal display device, but does not drive. The twist angle and direction of the retardation compensation film can be realized by rubbing, and can be defined by the alignment film.
비틀린 네마틱 액정의 경우 양의 복굴절성을 가지므로 음의 복굴절성을 가지는 위상차 보상 필름을 이용하여 이를 보상하는 것이 바람직하다. 즉, 액정 표시 장치의 기판 부근에서의 액정 분자의 비틀림 방향과 반대 방향으로 비틀리도록 액정을 배열한 위상차 보상 필름을 이용하여 액정 분자에 의한 광의 지연을 보상한다.Since the twisted nematic liquid crystal has positive birefringence, it is preferable to compensate for this by using a phase difference compensation film having negative birefringence. That is, the retardation of the light caused by the liquid crystal molecules is compensated for by using a phase difference compensation film in which the liquid crystals are arranged to be twisted in a direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate of the liquid crystal display device.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 4는 액정 표시 장치의 구조도를 나타낸 것이고, 도 5는 배향막의 러빙 방향, 편광판의 편광축 및 위상차 보상 필름과의 상관 관계를 나타낸 것이다.4 and 5 are views for explaining a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention. FIG. 4 is a structural diagram of a liquid crystal display, and FIG. 5 is a rubbing direction of an alignment layer, a polarization axis, and a phase difference of a polarizing plate. Correlation with the compensation film is shown.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 안쪽면에 배향막(11, 12)이 도포되어 있는 한 쌍의 하부 및 상부 기판(101, 102)이 있고, 두 기판(101, 102) 사이에 액정층(10)이 개재되어 있다. 이 액정층(10)은 90도보다 작은 비틀림 각을 가지고 있다.In the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, there is a pair of lower and upper substrates 101 and 102 having the alignment layers 11 and 12 coated on an inner surface thereof, and a liquid crystal layer between the two substrates 101 and 102. (10) is interposed. This liquid crystal layer 10 has a torsion angle smaller than 90 degrees.
하부 기판(101)의 외부에는 위상차판, 예를 들어, -45도의 위상차를 제공하는 하부용 1/4 파장판(301)이 부착되어 있고, 하부용 1/4 파장판(301)의 외부에는 하부 편광판(401)이 설치되어 있다.A phase difference plate, for example, a lower quarter wave plate 301 that provides a phase difference of −45 degrees, is attached to the outside of the lower substrate 101, and is outside the lower quarter wave plate 301. The lower polarizer 401 is provided.
상부 기판(102)의 외부에는 45도의 위상차를 제공하는 상부용 1/4 파장판(302)이 위치하고 있지만, 상부용 1/4 파장판(302)과 상부 기판(102)의 사이에 2매의 위상차 보상 필름(201, 202)이 부착되어 있다. 이 위상차 보상 필름(201, 202)은 액정층(10)이 가지는 복굴절성의 극성과 반대가 되는 복굴절성의 극성를 갖는다. 또한, 이 위상차 보상 필름(201, 202) 각각은 상부 기판(102) 및 하부 기판(101)의 안쪽에 형성된 배향막(11, 12)의 러빙 방향과 일치하는 광축을 가지도록 구성되어 있다.The upper quarter wave plate 302 is provided outside the upper substrate 102 to provide a 45 degree phase difference, but there are two sheets between the upper quarter wave plate 302 and the upper substrate 102. Retardation compensation films 201 and 202 are attached. These retardation compensation films 201 and 202 have a birefringent polarity opposite to that of the birefringent polarity of the liquid crystal layer 10. Each of the retardation compensation films 201 and 202 is configured to have an optical axis that matches the rubbing direction of the alignment films 11 and 12 formed inside the upper substrate 102 and the lower substrate 101.
이러한 구조의 액정 표시 장치에 전장을 인가하는 경우, 2매의 위상차 보상 필름(201, 202)에 의하여 배향막(11, 12) 표면 부근의 액정 분자에 기인하는 광의위상 지연을 억제할 수 있다.When the electric field is applied to the liquid crystal display device having such a structure, the phase retardation of light caused by the liquid crystal molecules near the surfaces of the alignment films 11 and 12 can be suppressed by the two phase difference compensation films 201 and 202.
도 5에 도시한 바와 같이, 반사 모드의 경우, 실제로 광학계에 작용하는 위상 지연은 상부 기판 부근에서의 위상 지연과 하부 기판 부근에서의 위상 지연의 합의 2배이다. 따라서, 위상차 보상 필름의 두께를 이러한 액정 셀에서 일어나는 위상 지연 값의 2배가 되도록 설정하면, 반사 모드의 액정 셀에서 일어나는 위상 지연을 보상할 수 있다. 이 경우, 블랙 상태에서의 위상차 보상 필름과 액정 셀을 포함한 계는 입사광에 대하여 등방성 매질로 작용한다. 따라서, 반사광이 상부용 1/4 파장판을 투과한 후에는, 완전히 선편광(편광 방향이 90도 변화)으로 되어 상부 편광판(402)에 의하여 모두 차단됨으로써 블랙 상태의 휘도가 대폭 감소하게 된다.As shown in Fig. 5, in the reflection mode, the phase delay actually acting on the optical system is twice the sum of the phase delay in the vicinity of the upper substrate and the phase delay in the vicinity of the lower substrate. Therefore, when the thickness of the retardation compensation film is set to be twice the phase retardation value occurring in such a liquid crystal cell, it is possible to compensate for the phase retardation occurring in the liquid crystal cell in the reflection mode. In this case, the system including the phase difference compensation film and the liquid crystal cell in the black state acts as an isotropic medium with respect to the incident light. Therefore, after the reflected light passes through the upper quarter wave plate, the light becomes completely linearly polarized (the polarization direction is changed by 90 degrees) and is completely blocked by the upper polarizing plate 402, thereby greatly reducing the luminance in the black state.
한 편, 투과 모드와 반사 모드에서 광 경로가 다르므로, 두 모드에서 동시에 블랙 휘도 최소화를 달성하지 못할 수 있다. 반사 모드에 적합하게 위상차 보상 필름을 설정하면 투과 모드에서는 위상 지연의 보상이 과도하게 되고, 투과 모드에 적합하게 위상차 보상 필름을 설정하면 반사 모드에서는 위상 지연의 보상이 불충분하게 된다.On the other hand, since the light paths are different in the transmission mode and the reflection mode, it may not be possible to achieve black luminance minimization simultaneously in both modes. When the retardation compensation film is suitably set in the reflection mode, the compensation of the phase delay is excessive in the transmission mode. When the retardation compensation film is set properly in the transmission mode, the compensation of the phase delay is insufficient in the reflection mode.
따라서, 기판 표면에서의 액정에 대한 광의 위상 지연 값을 a라고 가정하면, 반사 모드에서는 위상차 보상 필름의 위상 지연 값을 4a로 설정하고, 투과 모드에서는 위상차 보상 필름의 위상 지연 값을 2a로 설정하는 것이 최적이다. 언급한 바와 같이, 반사 모드에서는 광이 두 기판의 표면 부근을 입사 및 반사하는 방식으로 2번 지나지만, 투과 모드에서는 두 기판의 표면 부근을 투과하는 방식으로 1번지나기 때문이다.Therefore, assuming that the phase retardation value of light with respect to the liquid crystal on the substrate surface is a, the phase retardation value of the retardation compensation film is set to 4a in the reflection mode, and the phase retardation value of the retardation compensation film is set to 2a in the transmission mode. Is optimal. As mentioned, the light passes twice in the manner of incidence and reflection in the vicinity of the surfaces of the two substrates in the reflection mode, but in the transmissive mode it passes once in the manner of transmitting near the surfaces of the two substrates.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 개념적 구조에서, 반사 모드 및 투과 모드에서 온(ON) 전압 상태에서의 광투과 모델을 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 6 schematically illustrates a light transmission model in an ON voltage state in a reflection mode and a transmission mode in a conceptual structure of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
액정 표시 장치의 기본적인 구조는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다.The basic structure of the liquid crystal display device has been described with reference to FIG. 4.
액정 표시 패널(100)에서 "반사 모드"에는 반사 전극(5)이 형성되어 있고, "투과 모드"에서는 투명 전극(6)이 형성되어 있다.In the liquid crystal display panel 100, the reflective electrode 5 is formed in the "reflection mode", and the transparent electrode 6 is formed in the "transmission mode".
여기서, 액정층(10)은 투과율 및 반사율을 향상시키기 위하여 액정의 비틀림 각을 90도 이하가 되도록 설정하였는데, 이는 두 기판(101, 102)의 안쪽면에 형성되는 배향막(11, 12)의 러빙 방향을 조절하여 이룰 수 있다.Here, the liquid crystal layer 10 is set so that the twist angle of the liquid crystal is 90 degrees or less in order to improve the transmittance and the reflectance, which is rubbing of the alignment layers 11 and 12 formed on the inner surfaces of the two substrates 101 and 102. This can be achieved by adjusting the direction.
여기서, 하부용 1/4 파장판(301)은 광에 -45도의 위상차를 제공하고, 상부용 1/4 파장판(302)은 광에 45도의 위상차를 제공하도록 설계하고, 하부 편광판(401)과 상부 편광판(402)은 수직으로 교차하는 편광축을 가지도록 배치한다.Here, the lower quarter wave plate 301 is designed to provide a phase difference of -45 degrees to the light, and the upper quarter wave plate 302 is designed to provide a phase difference of 45 degrees to the light, and the lower polarizing plate 401 is provided. And the upper polarizer 402 are disposed to have polarization axes that cross vertically.
하부 편광판(401)의 외부에는 광원인 백라이트(500)가 설치되어 있다.The backlight 500, which is a light source, is installed outside the lower polarizer 401.
그러면, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서의 온 전압 상태의 모델을 설명한다.Next, a model of the on voltage state in the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described.
우선, "투과 모드"에서의 온(ON) 상태에서의 광투과 모델을 설명한다.First, the light transmission model in the ON state in the "transmission mode" will be described.
백 라이트 장치(500)로부터 나온 편광되지 않은 광이 하부 편광판(401)을 통과하면서 하부 편광판(401)의 편광축과 동일한 축을 가지는 제1 선형 편광으로 된다.Unpolarized light from the backlight device 500 passes through the lower polarizer 401 to become first linear polarized light having the same axis as that of the lower polarizer 401.
제1 선형 편광은 -45도의 위상차를 제공하는 하부용 1/4 파장판(301)을 통과하면서 좌선성 원형 편광이 된다.The first linearly polarized light becomes left linear circular polarized light while passing through the lower quarter wave plate 301 providing a phase difference of -45 degrees.
이 좌선성 원형 편광은 등방성 매질로 작용하는 액정 표시 패널(100)과 위상차 보상 필름(201, 202)을 포함하는 계를 그대로 통과한다. 이 때, 위상차 보상 필름(201, 202)에 의한 위상 지연 보상이 완전하게 이루어지 않을 경우에는 완전한 원형 편광에 가까운 형태의 편광을 얻을 수 있다.The left linear circular polarization passes through the system including the liquid crystal display panel 100 and the phase difference compensation films 201 and 202 serving as an isotropic medium. At this time, when the phase delay compensation by the phase difference compensation films 201 and 202 is not completely performed, polarized light having a shape close to a perfect circular polarized light can be obtained.
이러한 좌선성 원형 편광은 45도의 위상차를 제공하는 상부용 1/4 파장판(302)을 통과하면서, 선형 편광 또는 선형에 거의 가까운 타원형 편광으로 된다. 설명의 편의를 위하여 이러한 광을 제2 선형 편광이라 한다. 이 제2 선형 편광은 제1 선형 편광과 동일한 광축을 가지게 되므로, 하부 편광판(401)의 편광축과 수직이 되는 편광축을 가지는 상부 편광판(402)에 흡수되면서 블랙 표시를 나타낸다. 이 경우, 제2 선형 편광은 완전한 선형 편광 혹은, 선형 편광에 거의 가까운 타원형 편광이므로, 상부 편광판(402)에 의하여 모두 차단되거나, 거의 차단된다. 따라서, 블랙 상태의 휘도는 대폭 감소된다.This left linear circular polarization passes through the upper quarter wave plate 302 providing a phase difference of 45 degrees, and becomes linear polarization or elliptical polarization close to linear. For convenience of description, this light is referred to as second linearly polarized light. Since the second linearly polarized light has the same optical axis as the first linearly polarized light, the second linearly polarized light is absorbed by the upper polarizing plate 402 having a polarizing axis perpendicular to the polarizing axis of the lower polarizing plate 401, thereby showing a black display. In this case, since the second linearly polarized light is a completely linearly polarized light or an elliptical polarized light that is almost close to the linearly polarized light, the second linearly polarized light is all blocked or almost blocked by the upper polarizer 402. Therefore, the brightness of the black state is greatly reduced.
다음, "반사 모드"에서의 온(ON) 상태의 광투과 모델을 설명한다.Next, the light transmission model in the ON state in the "reflection mode" will be described.
외부에서 액정 표시 패널(100)을 통하여 들어오는 자연광은 상부 편광판(402)을 통과하여 상부 편광판(402)의 편광축과 동일한 광축을 가지는 제3 선형 편광이 된다. 이러한 제3 선형 편광은 45도의 위상차를 제공하는 상부용 1/4 파장판(302)을 통과하면서 우선성 원형 편광이 된다.Natural light that enters through the liquid crystal display panel 100 from the outside passes through the upper polarizer 402 and becomes third linearly polarized light having the same optical axis as that of the upper polarizer 402. This third linearly polarized light becomes preferential circularly polarized light while passing through the upper quarter wave plate 302 which provides a 45 degree phase difference.
이 우선성 원형 편광은 등방성 매질로 작용하는 액정 표시 패널(100)과 위상차 보상 필름(201, 202)을 포함하는 계를 입사하고 반사하여 좌선성 원형 편광으로 된다. 이 때, 위상차 보상 필름(201, 202)에 의한 위상 지연 보상이 완전하게 이루어지 않을 경우에는 원형 편광에 거의 가까운 형태의 편광을 얻을 수 있다.This preferential circularly polarized light enters and reflects a system including the liquid crystal display panel 100 and the phase difference compensation films 201 and 202 which act as an isotropic medium to become left linear circularly polarized light. At this time, when the phase delay compensation by the retardation compensation films 201 and 202 is not completely performed, polarized light having a shape almost close to circular polarized light can be obtained.
이러한 우선성 원형 편광은 45도의 위상차를 제공하는 상부용 1/4 파장판(302)을 통과하면서, 선형 편광 또는 선형에 거의 가까운 타원형 편광으로 된다. 설명의 편의를 위하여 이러한 광을 제4 선형 편광이라 한다. 이 제4 선형 편광은 제3 선형 편광과 수직이 되는 광축을 가지게 되므로, 제3 선형 편광의 광축과 평행이 되는 편광축을 가지는 상부 편광판(402)에 흡수되면서 블랙 표시를 나타낸다. 이 경우, 제4 선형 편광은 완전한 선형 편광 혹은, 선형 편광에 거의 가까운 타원형 편광이므로, 상부 편광판(402)에 의하여 모두 차단되거나, 거의 차단된다. 따라서, 블랙 상태의 휘도는 대폭 감소된다.This preferential circularly polarized light becomes linearly polarized light or near elliptically polarized light while passing through the upper quarter wave plate 302 providing a phase difference of 45 degrees. For convenience of description, such light is referred to as fourth linearly polarized light. Since the fourth linearly polarized light has an optical axis perpendicular to the third linearly polarized light, the fourth linearly polarized light is absorbed by the upper polarizing plate 402 having a polarization axis parallel to the optical axis of the third linearly polarized light, thereby showing a black display. In this case, since the fourth linearly polarized light is a completely linearly polarized light or an elliptical polarized light almost close to the linearly polarized light, all of the fourth linearly polarized light is blocked or almost blocked by the upper polarizer 402. Therefore, the brightness of the black state is greatly reduced.
상술한 바와 같은 본 발명은 반사 모드 또는, 투과 모드를 가지는 모든 형태의 액정 표시 장치에 적용이 가능하다.The present invention as described above can be applied to all types of liquid crystal display devices having a reflection mode or a transmission mode.
본 발명에서는 액정의 비틀림 각을 줄임으로써 반사율 및 투과율을 향상시키는 동시에, 위상차 보상 필름을 이용함으로써 블랙 상태의 휘도의 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 블랙-화이트의 대비비를 향상시킬 수 있어서 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the reflectance and the transmittance can be improved by reducing the twist angle of the liquid crystal, and the increase in the luminance of the black state can be suppressed by using the phase difference compensation film. Therefore, the contrast ratio of black-white can be improved and the visibility of a liquid crystal display device can be improved.
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